كيفية استخدام سطر أوامر بايثون التفاعلي

يوفر سطر أوامر بايثون التفاعلي (Python interactive console)، ويسمى أيضًا مترجم بايثون (Python interpreter) للمبرمجين طريقة سريعة لتنفيذ الأوامر، وتجربة أو اختبار التعليمات البرمجية دون الحاجة إلى إنشاء وكتابة أي شيفرة برمجية.

يمكن الوصول من خلال سطر الأوامر التفاعلي إلى جميع دوال بايثون المُضمّنة، وجميع الوحدات المثبّتة، وتاريخ الأوامر، والإكمال التلقائي. ويوفر سطر الأوامر التفاعلي الفرصة لاستكشاف وتجربة شيفرات تعليمات بايثون، والقدرة على نسخ الشيفرة البرمجية ولصقها في ملف الشيفرة المصدرية عندما تصبح جاهزة أي بعد تجريبها والتأكد من عملها.

ستتناول هذه المقالة كيفية العمل بسطر الأوامر التفاعلي لبايثون، وكيفية الاستفادة منه أثناء كتابة الشيفرة.

فتح سطر الأوامر التفاعلي

يمكن الوصول إلى سطر الأوامر التفاعلي من أيّ حاسوب محلي أو خادم مثبّت فيه بايثون. التعليمة التي ستستخدمها عمومًا للدخول إلى سطر الأوامر التفاعلي في الإصدار الافتراضي لبايثون هي:

python

إذا أعددت البيئة البرمجية وجهزتها وفق إرشادات الدرس السابق، فيمكنك إنشاء بيئة واستعمال إصدار بايثون والوحدات المُثبَّتة فيها عن طريق الدخول أولاً إلى تلك البيئة (إن لم تُهيِّئ البية الوهمية بعد، فعد إلى الدرس السابق وجهِّز البيئة الوهمية قبل تنفيذ الأوامر التالية):

cd environments
. my_env/bin/activate

ثم اكتب الأمر python:

(my_env) sammy@ubuntu:~/environments$ python

في مثالنا الحالي، الإصدار الافتراضي هو Python 3.5.2، والذي يُعرَض في المخرجات بمجرد إدخال الأمر، إلى جانب إشعار حقوق الملكية، وبعض الأوامر التي يمكنك كتابتها للحصول على معلومات إضافية:

Python 3.5.2 (default, Nov 17 2016, 17:05:23) 
[GCC 5.4.0 20160609] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

في بداية كل سطر ستجد ثلاث علامات "أكبر من" (<<<):

>>>

يمكنك استهداف إصدارات محددة من بايثون عن طريق إلحاق رقم الإصدار بالأمر، وبدون مسافات مثل:

python2.7

Python 2.7.12 (default, Nov 19 2016, 06:48:10) 
[GCC 5.4.0 20160609] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

المخرجات تبيّن لنا أننا نستخدم الإصدار Python 2.7.12. إذا كان هذا هو الإصدار الافتراضي لبايثون 2، فيمكننا أيضًا الدخول إلى سطر الأوامر التفاعلي باستخدام الأمر python2.

بالمقابل، يمكننا استدعاء إصدار بايثون 3 الافتراضي باستخدام الأمر التالي:

python3

Python 3.5.2 (default, Nov 17 2016, 17:05:23) 
[GCC 5.4.0 20160609] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

يمكن أيضًا أن نفتح سطر الأوامر التفاعلي أعلاه باستخدام الأمر python3.5.

بعد تشغيل سطر الأوامر التفاعلي لبايثون، يمكننا المضي قدمًا والبدء في العمل.

العمل في سطر أوامر بايثون التفاعلي

يقبل مترجم بايثون التفاعلي (Python interactive interpreter) قواعد لغة بايثون، والتي تضعها بعد البادئة <<<.

يمكننا، على سبيل المثال، إنشاء متغير وإسناد قيمة له بالشكل التالي:

>>> birth_year = 1868

بمجرد تعيين قيمة العدد الصحيح 1868 إلى المتغير birth_year، سنضغط على زر الإدخال ونحصل على سطر جديد يبدأ بثلاث علامات "أكبر من" (<<<):

>>> birth_year = 1868
>>>

يمكننا الاستمرار في تعيين المتغيرات، وإجراء الحسابات الرياضياتية:

>>> birth_year = 1868
>>> death_year = 1921
>>> age_at_death = death_year - birth_year
>>> print(age_at_death)
53
>>>

كما نفعل في ملفات البرامج النصية، أنشأنا متغيرات جديدة أخرى وأسندنا قيمةً لها تناسب اسمها، ثم طرحنا قيمة متغيرٍ من آخر، وطلبنا من سطر الأوامر طباعة المتغير الذي يمثل الفرق عبر الدالة print()‎.

يمكنك أيضًا استخدام سطر الأوامر التفاعلي كآلة حاسبة:

>>> 203 / 20
10.15
>>>

هنا، قسمنا العدد الصحيح 203 على 20، نحصل على الناتج 10.15.

تعدد الأسطر

عندما نكتب شيفرة متعددة الأسطر، سيستخدم المترجم أسطر الاستمرارية، وهي أسطر مسبوقة بثلاث نقاط (...). وللخروج من أسطر الاستمرارية، ستحتاج إلى الضغط على الزر ENTER مرتين.

الشيفرة التالية تعيّن قيمتي متغيّرين، ثم تستخدم عبارة شرطية لتحديد ما يجب طباعته:

>>> sammy = 'Sammy'
>>> shark = 'Shark'
>>> if len(sammy) > len(shark):
...     print('Sammy codes in Java.')
... else:
...     print('Sammy codes in Python.')
... 
Sammy codes in Python.
>>>

في هذه الحالة، طولا السلسلتين النصيتين متساويان، لذلك يتم تنفيذ العبارة else.

لاحظ أنك ستحتاج إلى الحفاظ على مسافة بادئة بايثون (Python indenting) المؤلفة من أربعة مسافات بيضاء، وإلا سيُطلق خطأٌ:

>>> if len(sammy) > len(shark):
... print('Sammy codes in Java.')
  File "<stdin>", line 2
    print('Sammy codes in Java.')
        ^
IndentationError: expected an indented block
>>>

إضافة إلى تجربة التعليمات البرمجية متعددة الأسطر في سطر الأوامر، يمكنك أيضًا استيراد الوحدات.

استيراد الوحدات

يوفر لك مترجم بايثون طريقةً سريعةً للتحقق مما إذا كانت وحدات معيّنة متوفرة في بيئة البرمجة الحالية. يمكنك ذلك باستخدام العبارة import:

>>> import matplotlib
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ImportError: No module named 'matplotlib'

في الحالة أعلاه، لم تكن الوحدة matplotlib متاحة في بيئة البرمجة الحالية.

لتثبيت تلك الوحدة، ستحتاج إلى ترك المترجم التفاعلي، وتثبيتها باستخدام أداة إدارة الحزم pip مثل العادة:

(my_env) sammy@ubuntu:~/environments$ pip install matplotlib

Collecting matplotlib
  Downloading matplotlib-2.0.2-cp35-cp35m-manylinux1_x86_64.whl (14.6MB)
...
Installing collected packages: pyparsing, cycler, python-dateutil, numpy, pytz, matplotlib
Successfully installed cycler-0.10.0 matplotlib-2.0.2 numpy-1.13.0 pyparsing-2.2.0 python-dateutil-2.6.0 pytz-2017.2

بمجرد تثبيت الوحدة matplotlib هي وجميع تبعياتها بنجاح، يمكنك العودة إلى المترجم التفاعلي:

(my_env) sammy@ubuntu:~/environments$ python

في هذه المرحلة، لن تتلقى أيّ رسالة خطأ إن استوردت الوحدة، ويمكنك استخدام الوحدة المثبتة إما داخل سطر الأوامر، أو داخل ملف.

الخروج من سطر أوامر بايثون التفاعلي

هناك طريقتان رئيسيتان لترك سطر الأوامر التفاعلي: إما استخدام اختصار لوحة المفاتيح، أو استخدام دالة من دوال بايثون.

اختصار لوحة المفاتيح هو CTRL+D في أنظمة *نيكس، أو CTRL+Z ثم CTRL في أنظمة ويندوز، وبذلك ستخرج من سطر الأوامر، ويعيدك إلى البيئة الطرفية الأصلية:

...
>>> age_at_death = death_year - birth_year
>>> print(age_at_death)
53
>>> 
sammy@ubuntu:~/environments$

بدلًا من ذلك، الدالة quit()‎ ستنهي سطر الأوامر التفاعلي، وتعيدك إلى بيئة المحطة الطرفية الأصلية التي كنت فيها سابقًا:

>>> octopus = 'Ollie'
>>> quit()
sammy@PythonUbuntu:~/environments$

في حال استخدام الدالة quit()‎، فستُسجَّل في ملف التأريخ (history file)، بالمقابل لن يُسجّل اختصار لوحة المفاتيح CTRL+D ذلك:

# /home/sammy/.python_history الملف 
...
age_at_death = death_year - birth_year
print(age_at_death)
octopus = 'Ollie'
quit()

يمكن إنهاء مترجم بايثون بكلا الطريقتين، فاختر ما يناسبك.

الاطلاع على التأريخ

من فوائد سطر الأوامر التفاعلي أنّ جميع أوامرك تؤرَّخ في الملف ‎.python_history في أنظمة *ينكس، بحيث يمكنك الاطلاع عليها في أيّ محرر نصي، مثل nano:

nano ~/.python_history

بمجرد فتحه باستخدام محرر نصوص، سيبدو ملف تأريخ بايثون الخاص بك على هذا النحو:

# /home/sammy/.python_history الملف 
import pygame
quit()
if 10 > 5:
    print("hello, world")
else:
    print("nope")
sammy = 'Sammy'
shark = 'Shark'
...

بمجرد الانتهاء من ملفك، يمكنك الضغط على CTRL+X للخروج.

من خلال تتبع الأحداث المُؤرَّخة في بايثون، يمكنك الرجوع إلى الأوامر والتجارب السابقة، ونسخ ولصق أو تعديل الشيفرة لاستخدامها في الملفات البرمجية أو في Jupyter Notebook.

الخلاصة

سطر الأوامر التفاعلي هو فضاءٌ لتجربة شيفرة بايثون، إذ يمكنك استخدامه كأداة للاختبار والتجريب وغير ذلك.

لتنقيح (Debug) ملفات البرمجة في بايثون، يمكنك استخدام الوحدة code لفتح مترجم تفاعلي داخل ملف، وسنتحدث عن ذلك بالتفصيل في الدرس التالي: كيفية تنقيح بايثون باستخدام سطر الأوامر التفاعلي.

هذه المقالة جزء من سلسة مقالات حول تعلم البرمجة في بايثون 3.

ترجمة -وبتصرّف- للمقال How To Work with the Python Interactive Console لصاحبته Lisa Tagliaferri